Conoce el laboratorio que estudia desde el fondo marino hasta la seguridad de las vacunas en México

Se dice que en el mundo ha comenzado una nueva revolución, la revolución genómica, que traerá enormes cambios en el área de la medicina personalizada, la salud pública, la agricultura, la biotecnología y la salud ambiental. Pero esta revolución necesita de dos aliados: la tecnología de secuenciación del ácido desoxirribonucleico (ADN) y el supercómputo.

Y en México, los científicos pueden acceder a estos dos aliados gracias a la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva y Bioinformática (UUSMB) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), que forma parte del Laboratorio Nacional de Apoyo Tecnológico a las Ciencias Genómicas (LNATCG) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Esta unidad, ubicada en el Instituto de Biotecnología de la UNAM, ofrece a instituciones públicas y privadas análisis de secuenciación masiva, principalmente de ADN y de ARN (ácido ribonucleico), análisis bioinformático y asesoría en el diseño de experimentos e interpretación de resultados, con el fin de que seleccionen la tecnología que les dará la información que necesitan para sus investigaciones, acorde con el tiempo y presupuesto con que cuentan.

Un genoma completo al alcance de la mano

El Proyecto Genoma Humano fue el esfuerzo científico que marcó el inicio del siglo XXI. Conocer las letras del código molecular que distingue a los humanos de todas las otras formas de vida en la Tierra tomó 15 años y costó alrededor de tres mil millones de dólares.

Pero en 2009, solo ocho años después de su culminación, las tecnologías de secuenciación habían avanzado a tal velocidad, que obtener la secuencia de un genoma humano hoy en día puede tomar solo una semana y costar casi cien mil veces menos que durante la realización del proyecto.

La accesibilidad que adquirió esta tecnología hizo pensar al doctor Carlos Federico Arias Ortiz, en ese entonces director del Instituto de Biotecnología de la UNAM, que sería factible y de gran utilidad crear una unidad de servicio que tuviera capacidad para hacer secuenciación de ADN y poder estudiar genomas completos de virus, bacterias o incluso de seres humanos.

Entonces, el investigador expuso su inquietud al doctor Eduardo Bárzana García, director de la Facultad de Química, y al doctor Carlos Arámburo de la Hoz, coordinador de Investigación Científica de la UNAM, quienes se interesaron inmediatamente en la idea.

Posteriormente se sumaron al esfuerzo directores de otras entidades académicas de la UNAM: Raúl Gerardo Paredes Guerrero, del Instituto Neurobiología; David René Romero Camarena, del Centro de Ciencias Genómicas; y, Enrique Luis Graue Wiechers, que en ese momento era director de la Facultad de Medicina. Y gracias al apoyo de todas estas entidades académicas lograron crear la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva de ADN.

ADN para estudiar la pandemia de influenza

Desde un inicio, la creación de la unidad de secuenciación ayudó a responder diferentes preguntas de investigación. Entre ellas, de dónde provenía el virus de la influenza que causó la pandemia de 2009.

A mediados del mes de abril de 2009, cuando se anunció el descubrimiento de un nuevo virus de influenza en algunos pacientes estadounidenses, en México ya habían muerto 20 personas por la misma infección. Al rastrear la fecha y el lugar del surgimiento de este nuevo virus, se determinó que el primer infectado era un niño proveniente de La Gloria, un poblado del municipio de Perote, en el estado de Veracruz.

En ese momento, Carlos Arias se encontraba trabajando en el Instituto de Biotecnología de la UNAM y logró secuenciar, a partir de una muestra nasal de un habitante de esa población, el genoma completo del que se suponía era el primer virus.

Después de eso resultó claro que desde tiempo atrás el virus ya circulaba en diferentes regiones de Estados Unidos y México, y ahora simplemente decimos que se originó en Norteamérica, explica el investigador.

¿Qué hacer con tanta información?

Pero mientras más se trabajaba con genómica en la unidad, los investigadores se daban cuenta de que la cantidad de información generada con estas nuevas tecnologías era enorme y que su análisis era bastante complicado.

“Por esta razón consideramos que necesitábamos un complemento, pues no era suficiente obtener y entregar a los usuarios de la Unidad de Secuenciación Masiva grandes cantidades de secuencias, en el orden de centenas de millones, era además importante asesorarlos en el procesamiento y análisis básico de la información generada, pues esto no es un trabajo trivial y requiere de gente con amplia experiencia en bioinformática para hacerlo”, afirma Carlos Arias.

Fue en este contexto en que nace la idea de crear una Unidad Universitaria de Apoyo Bioinformático, que lograra utilizar las tecnologías computacionales para manejar y analizar esta gran cantidad de datos biológicos.

Supercómputo para la biología

Hoy en día, al análisis bioinformático sigue requiriendo de personas altamente especializadas para su correcta aplicación. Por fortuna, la Unidad Universitaria de Apoyo Bioinformático se benefició desde un inicio, en 2012, con la llegada de Fidel Alejandro Sánchez Flores, un joven investigador con bastante experiencia en el uso de tecnologías de secuenciación de última generación y en el análisis de grandes bases de datos biológicos.

Alejandro Sánchez llevaba cuatro años trabajando en el Instituto Sanger, en Inglaterra, cuando recibió la oferta para regresar a su país natal y colaborar en la creación de una nueva unidad de servicio dedicada a la bioinformática en la UNAM, oferta que acepta y en 2012 regresa a México para incorporarse al proyecto como jefe de la Unidad Universitaria de Apoyo Bioinformático.

Después de un tiempo de trabajo, en 2013 se convierte en jefe de la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva de ADN, y luego de dos años de manejarlas por separado se toma la decisión de unirlas en una sola y crear la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva y Bioinformática, de la cual también es responsable.

La fusión fue una decisión acertada, tanto para Carlos Arias como para Alejandro Sánchez, pues funciones que eran consecutivas y que se ofrecían por separado ahora se realizan en la misma unidad de una forma más integrada.

De la secuenciación al diseño de experimentos, un servicio completo

La unidad ofrece diferentes análisis que permiten conocer parte del genoma o el genoma completo de cualquier organismo, y conocer la forma en que se leen las instrucciones en el genoma, mediante el transcriptoma y el análisis de otras moléculas de ARN.

Todas estas son tecnologías que ayudan a los investigadores a entender los procesos de la vida a nivel microscópico y molecular, pero son tan novedosas que muchos científicos no las han utilizado nunca antes. Es por esto que la unidad no solo ofrece servicios de secuenciación, también brinda asesoría a los investigadores que lo requieran, con el objetivo de ayudarlos a seleccionar la mejor tecnología y el análisis específico que les permita alcanzar las metas y objetivos de sus proyectos, explica Alejandro Sánchez.

“Los ayudamos incluso en el diseño experimental, porque el investigador sabe a dónde quiere llegar, pero ya los detalles finos de cómo y con qué tecnología lograrlo puede ser un enorme reto. En la unidad tenemos la experiencia de qué tecnología es más adecuada para cada pregunta de investigación, desde luego considerando costos y tiempos de operación”.

Finalmente, una vez realizada la secuenciación, la unidad maneja la enorme cantidad de datos obtenidos y los entrega en formatos manejables, por ejemplo en tablas de Excel, y si es necesario pueden ayudar en el análisis estadístico y en la interpretación, aunque ya no como prestadores de servicio sino como colaboradores de investigación.

“Hacer todo esto nos da muchas ventajas porque no damos un servicio estándar, sino algo bastante personalizado, ya que en este momento los investigadores todavía no saben qué es lo que necesitan (en cuanto a tecnologías de secuenciación y bioinformática) y nosotros podemos guiarlos para que inviertan su dinero de la mejor manera posible, pues hay que recordar que estos análisis son caros”.

Servicio a más de 50 instituciones públicas y privadas

La unidad ha brindado servicios a alrededor de 50 instituciones académicas, sin fines de lucro, de 16 de los 32 estados de la república; a instituciones de Colombia, Ecuador y España; y a alrededor de siete empresas privadas.

Esta parte, de tener que lidiar con diferentes tipos de clientes, no resultó un problema grave para Alejandro Sánchez, que en su juventud tenía una pequeña empresa de compra y venta de equipo de cómputo que le ayudaba a completar sus ingresos como estudiante.

Además, para él es muy importante poder dar servicio a la mayor cantidad de investigadores posibles, pues el tipo de tecnologías con que trabajan es bastante caro y además es reemplazado en muy poco tiempo por nuevos instrumentos.

“Digamos que la mejor manera de aprovecharla es que muchas personas la usen y saquen provecho de ella y que, a la vez, cooperen con el mantenimiento y la funcionalidad del aparato”.

Para el joven investigador, esta es una manera de desarrollar esta área de las ciencias en el país, utilizando correctamente y al máximo estas tecnologías que aún no se pueden producir en el país.

“Las ciencias genómicas y la informática generan una necesidad de colaboración que además es justificada, pues la tecnología se adquiere con recursos del país y si todos la utilizamos, cuando se vuelva obsoleta, no sentiremos que se desperdició el dinero de todos”.

Desde exploraciones profundas hasta asegurar la calidad de las vacunas

Con la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva y Bioinformática, Carlos Arias ha logrado secuenciar alrededor de 40 diferentes genomas de cepas del virus del Zika y con ellos establecer que esta enfermedad llegó directamente de Brasil y que además llegó a México un año antes de lo que se suponía, es decir, a mediados de 2014 y no en 2015, como se pensaba; también, en colaboración con investigadores de diferentes instituciones, ha logrado determinar la diversidad de virus presentes en las pozas del valle de Cuatro Ciénegas, en el estado de Coahuila.

Este año, la unidad fue la encargada de analizar todas las vacunas contra la polio que la empresa Birmex distribuye en el país. Este trabajo fue realizado personalmente por Alejandro Sánchez y consistió en verificar que todas las mutaciones que se inducen en el virus que compone la vacuna lo vuelvan completamente inactivo, es decir, le quiten la capacidad de enfermar a los seres humanos. Gracias a este análisis, el investigador pudo garantizar que estas vacunas eran perfectamente seguras para su uso.

Pero la virología no es la única disciplina que se beneficia de la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva y Bioinformática, la unidad ha realizado trabajos con la doctora Marta Alicia Menjívar Iraheta, para detectar mutaciones en poblaciones mayas que pudieran asociarse con el riesgo a desarrollar diabetes.

La unidad también participa en el Consorcio de Investigación del Golfo de México (Cigom), en el que se monitorea todo el fondo marino del sureste del golfo de México para detectar qué tipo de bacterias habitan allí y cómo estas influyen en la cantidad de hidrocarburos presentes en el océano.

Un trabajo para todos

El trabajo en la unidad es arduo, pesado y nunca termina, comenta Alejandro Sánchez, pero afirma que es muy afortunado de contar con el apoyo de cuatro técnicos muy capacitados que realizan un excelente trabajo. Y que junto con él están constantemente capacitándose, pues su propósito es estar siempre a la vanguardia y adoptar las nuevas tecnologías que vayan surgiendo.

“Somos víctimas de nuestro propio éxito, porque tenemos muchas solicitudes de los investigadores. Para mí ha sido una gran aventura porque aprendo cada día algo nuevo y a pesar de que ya existían otros lugares que daban servicios de secuenciación, no existía alguien que diera el servicio de bioinformática”.

Fuente: CONACYT.